Windmesser basierend auf Induktionsgesetz

Bebbo Erbse · Anmeldungsdatum: 01.10.2006 Beiträge: 39

Hallo Forum!
Da ich im folgenden Jahr noch eine Physikjahresarbeit abgeben muss, habe ich mir mal unter dem Umstand, dass ich mich zum Flugsport hingezogen fühle, gedanken gemacht, wie man einen Windmesser bauen könnte. Zufällig hatten wir zu derzeit gerade das Magnetfelder und elektromagnetische Induktion in der Schule behandelt...
Meine Idee ist also mittels eines Wechselstromgenerators einen Windmesser zu bauen. Dabei werden ab deb beiden Spulenenden am Transformator Luftwiderstände angebracht, damit diese bei Wind mit einer Windgeschwindigkeit v rotieren können.
Aus dem Induktionsgesetz habe ich versucht die Abhängigkeit Ueff von v herzuleiten:

Dabei komme ich später auf folgende Gleichung:

Umax = ((N * B * Amax) / r) * v
N... Windungszahl der Spule
B... magnetische Flussdichte
Amax... Querschnittsfläche d. Spule
r... Radius der Spule
v... Windgeschwindigkeit (Geschwindigkeit mit der Spule rotiert)

(von technischen Fehlerquellen wird bisher abgesehen)

Ueff = v * (1/Wurzel(2)) * (N * B* Amax) / r
Ueff ist also direkt proportional zu v...

Wenn ich also ein Spannungsmessgerät an den Wechselstromgenerator anschließe sollte doch durch Änderung der Skaleneinteilung (über den Proportionalitätsfaktor) ein Geschwindigkeitsmessgerät entstehen, auf dem man dann die Windgeschwindigkeit ablesen kann.

Ich bitte euch nun mich bei dieser Idee auf grundlegende Probleme /Fehler hinzuweisen. Das ist ja nur die Theorie... ich habe aber keinerlei Erfahrung was die Praxis vom Bau solcher Dinge betrifft...

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

Hi,

im Prinzip Denke ich ist dein Windmesser machbar. Aber ein paar kleine Fehler hast Du in deinem Ansatz schon...
Zum einem ist die Induzierte Spannung:

mit

: konstante Winkelgeschwindigkeit
v=Umfgangsgeschwindigkeit
r=Radius

für konstante Winkelgeschwindigkeiten (das Ding dreht sich mit konstanter Geschw.)

Wie du siehst ist die Induzierte Spannung nicht proportional zur Drehgeschwindigkeit. Denn die Geschwindigkeit ist noch im Argument des Sinus enthalten.

Damit wäre deine Effektive Spannung:

D.h. nur über die Effektivwertmessung der Spannung - denn hier ist v ~ U - kannst du eine geschwindigkeitsmessung vornehmen. Vorausgesetzt die Winkelgeschwindigkeit bleibt konstant während des Messzeitraums!!!!

dh mit w=v/r:

Ein weiteres Problem:

Die Rotationsgeschwindigkeit deines "Windrades" ist nicht gleich der Windgeschwindigkeit.
Ich kann dir jetzt auch nicht sagen wie die Beziehung aussieht...

Und als Letztes:

Du müsstest noch die Selbst und Gegeninduktion der Anordnung betrachten, da diese sich noch zusätlich auf das Verhalten der Rotation auswirkt. Inwieweit das vernachlässigbar ist, oder nicht müsste man dann nachprüfen...